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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein luftbereiftes Rad, bei
dem verhindert wird, daß Wulstbereiche von den Wulstsitzen in eine
Vertiefung fallen, wenn der Innendruck absinkt und bei dem weiterhin bin
Reifen mit Hilfe eines auf dem Rad vorgesehenen Buckels leicht montiert und
abmontiert werden kann.
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Luftbereifte Räder, die solche Buckel haben, sind bekannt, wobei
eines davon als Beispiel in der Figur 1 wiedergegeben ist. Der Buckel 52
dieses in der Figur 1 wiedergegebenen, luftbereiften Rades 51 umfaßt
beiderseits eines Kamms 53 auf der Seite des Wulstsitzes 54 eine zu diesem
Wulstsitz hin geneigte Oberfläche 55, und auf der Seite einer Vertiefung
56 eine zu dieser Vertiefung hin geneigte Oberfläche 57. Die zu dem Sitz
hin geneigte Oberfläche 55 ist zusammengesetzt aus einer radial nach außen
gewölbten Kreisbogen-Oberfläche, die einen Radius Rd mit Mittelpunkt D
aufweist, und einer radial nach innen gewölbten Kreisbogen-Oberfläche, die
einen Radius Re mit Mittelpunkt E aufweist. Andererseits ist die zu der
Vertiefung hin geneigte Oberfläche 57 ebenfalls zusammengesetzt aus einer
Kreisbogen-Oberfläche mit dem Radius Rd und einer radial nach innen
gewölbten Kreisbogen-Oberfläche, die einen Radius Rf mit Mittelpunkt F
aufweist.
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Da die zu die zu dem Sitz hin geneigte Oberfläche 55 des Buckels 52
aus den zwei glatt ineinander übergehenden Kreisbogen-Oberflächen
zusammengesetzt ist, wird in diesem Fall ein Wulstbereich B eines Luftreifens T
leicht über den Buckel 52 geschoben, so daß er in die Vertiefung 56 fällt,
wenn der Innendruck des Luftreifens T infolge eines Lochs in dem Reiten
oder dergleichen absinkt, während der Luftreifen T beim Kurvenfahren niit
einem Fahrzeug, das mit dem Reifen ausgerüstet ist, einer großen Seiten-
oder Querkraft unterworfen wird. Dies Problem muß bei diesem Rad noch
gelöst werden,
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Außerdem wurde ein luftbereiftes Rad 61 vorgeschlagen, wie es in der
Figur 2 wiedergegeben ist. Dieses luftbereifte Rad 61 umfaßt eine
Kreisbogen-Oberfläche 65, die von einer Kuppe 63 eines Buckels 62 zu der
Seite des Wulstsitzes 64 hin radial nach innen gewölbt ist und einen Radius
Rg mit Mittelpunkt G aufweist, eine relativ Jange, ebene Oberfläche 67
(gewöhnlich von ungefähr 4 bis 5 mm Länge), die sich zu einer Vertiefung
66 hin erstreckt, und eine Kreisbogen-Oberfläche 68, die an die Vertiefung
66 angrenzt und radial nach außen gewölbt ist, und einen Radius Rh mit
Mittelpunkt H aufweist. Dieses luftbereifte Rad weist jedoch das gleiche
Problem wie oben auf.
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Um dieses Problem zu lösen, wurden beispielsweise luftbereifte Räder
vorgeschlagen, wie sie in den Figuren 3 und 5 wiedergegeben sind. Bei dem
in der Figur 3 wiedergegebenen, luftbereiften Rad 71 ist die
Querschnithsform eines Buckels 72 in Abhängigkeit von der Umfangsposition geändert. Die
Querschnittsformen des Buckels 72 sind bei der Umfangsposition 0º als
ausgezogene Linie, bei den Umfangspositionen 90º und 270º als gestrichelte
Linie, und bei der Umfangsposition 180º als unterbrochene Linie mit zwei
Punkten und einem Strich wiedergegeben. Mit anderen Worten, diese Form des
luftbereiften Rades wird erhalten, wenn der Neigungswinkel einer Oberfläche
P bei einer in axialer Richtung konstanten Position K, die
Umfangspositionen der Oberfläche P entspricht, in progressiver Weise geändert
wird. Eine zu dem Sitz hin geneigte Oberfläche 73 ist ist bei der
Umfangsposition 0º um einen großen Winkel bezuglich einer Reifen-Drehachse
geneigt, aber bei der Umfangsposition 180º um einen kleinen Winkel
bezüglich der Reifen-Drehachse geneigt.
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Andererseits umfaßt ein in der Figur 5 wiedergegebenes, luftbereiftes
Rad 81 eine zu dem Sitz hin geneigte Oberfläche 83 eines Buckels 82, die
im wesentlichen senkrecht zu einer Reifen-Drehachse angeordnet ist oder
sich im wesentlichen radial nach außen erstreckt.
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Bei dem in der Figur 3 wiedergegebenen, luftbereiften Rad 71 ändert
sich der Neigungswinkel der zu dem Sitz hin geneigten Oberfläche 73 in
Abhängigkeit von der Umfangsposition, wie dies in der Figur 4 gezeigt ist.
Wenn der Innendruck bei einem auf dem Rad 71 montierten Luftreifen T
absinkt, während der Luftreifen einer Seitenkraft in einer durch einen
Pfeil in der Figur 4 gekennzeichneten Richtung unterworfen wird, verhält
sich daher der Wulstbereich des Reifens T folgendermaßen: In der Nähe der
Umfangsposition 0º, wo der Neigungswinkel der zu dem Sitz hin geneigten
Oberfläche 73 groß ist, greift der Wulstbereich in die zu dem Sitz hin
geneigte Oberfläche 73 ein, um die Bewegung des Wulstbereichs zu der
Vertiefung 74 hin zu erschweren. In der Nähe der Umfangsposition 180º, wo
der Neigungswinkel der zu dem Sitz hin geneigten Oberfläche 73 klein ist,
kann sich der Wulstbereich jedoch leicht zu der Vertiefung 74 hin bewegen.
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Wenn ein Umfangsteil des Wulstbereichs B (Wulstbereich bei der
Position 180º) auf der zu dem Sitz hin geneigten Oberfläche 73 einmal auf
diese Weise verformt und verschoben wurde, nimmt der verformte und
verschobene Bereich in progressiver Weise zu, wenn der die Straße
berührende Bereich des rollenden Reifens sich längs des Reifens bewegt und
der Reifen der Seitenkraft unterworfen wird, bis der Wulstbereich in die
Vertiefung 74 fällt. Obwohl dieses luftbereifte Rad 71 im Vergleich zu dem
in der Figur 1 wiedergegebenen, luftbereiften Rad 51 in einem gewissen Maße
verhindern kann, daß der Wulstbereich B in die Vertiefung fällt, ist dies
nicht ausreichend, um das luftbereifte Rad 71 für Hochleistungsreifen zu
verwenden, die kürzlich entwickelt wurden. Außerdem ergibt sich das
Problem, daß das Rad 71 eine besondere Form hat so daß seine Herstellung
schwierig und teuer ist.
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Bei dem anderen luftbereiften Rad 81, das in der Figur 5
wiedergegeben ist, erstreckt sich andererseits die zu dem Sitz hin geneigte
Oberfläche 83 des Buckels 82 im wesentlichen senkrecht zu der Reifen-Drehachse,
wie dies in der Figur 6 gezeigt ist. Wenn der Innendruck des Luftreifens
T absinkt und der Reifen einer Seitenkraft in einer durch einen Pfeil in
der Figur 6 gekennzeichneten Richtung unterworfen wird, greift daher eine
Wulstzehe C eines Wulstbereichs, der einem die Straße berührenden Bereich
entspricht, in die zu dem Sitz hin geneigte Oberfläche 83 ein, so daß die
Wulstzehe C einer großen Scherkraft unterworfen wird. Dies hat zur Folge,
daß die Wulstzehe teilweise beschädigt wird (Wulstzehen-Ausbrüche), wodurch
die Gefahr hervorgerufen wird, daß die Karkassen-Cordfäden und dergleichen
des Wulstbereichs freigelegt werden.
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Außerdem ergibt sich bei diesem luftbereiften Rad 81 die
Schwierigkeit, daß solche Wulstzehe-Ausbrüche hervorgerufen würden, wenn der Reifen
T von dem Rad 81 abmontiert wird, weil beim Abmontieren des Reifens von dem
Rad 81 eine ziemlich große Kraft erforderlich ist.
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Um diese Probleme zu lösen, hatten die Anmelder der vorliegenden
Erfindung ein in der Figur 7 wiedergegebenes, luftbereiftes Rad 91
vorgeschlagen, das in dem Dokument US-A-5139067 beschrieben ist. Bei diesem
luftbereiften Rad 91 ist die Höhe H eines Kamms 93 eines Buckels 92 (die
halbe Differenz zwischen dem Durchmesser des Kamms 93 und dem tatsächlichen
Durchmesser einer Felge) auf 0,5 mm bis 2,5 mm festgelegt. Beiderseits des
Kamms 93 wird der Buckel 92 von einer geneigten Oberfläche 96 auf der Seite
eines Wulstsitzes 94, und einer geneigten Oberfläche 97 auf der Seite einer
Vertiefung 95 gebildet. Die geneigte Oberfläche 96 auf der Seite Jes
Wulstsitzes 94 ist unter einem Winkel von ungefähr 5º bis 30º bezüglich
einer zu einer Reifen-Drehachse parallelen, geraden Linie geneigt, während
eine konkave Ecke 98 mit einem stumpfen Winkel an einer Grenze zwischen der
geneigten Oberfläche 96 und dem Wulstsitz 94 gebildet ist.
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Wenn bei diesem luftbereiften Rad 91 der Innendruck eines Luftreifens
T absinkt und der Reifen T einer Seitenkraft unterworfen wird, wird eine
Reifenzehe C über die Ecke 98 mit dem stumpfen Winkel geschoben, und
gleichzeitig wird die gesamte Umfangsoberfläche eines Wulstbereichs B des
Reifens T vollständig auf die geneigte Oberfläche 96 aufgeschoben. Wann
sich der Wulstbereich B dem Kamm 93 des Buckels 92 nähert, ergibt sich
daher bei dem Wulstbereich B ein sogenannter "Faßreifen-Effekt", wodurch
der Wulstbereich B auf der geneigten Oberfläche 96 festgehalten wird.
Folglich wird auf diese Weise verhindert, daß der Wulstbereich B in die
Vertiefung 95 fällt. Dieses von den Erfindern bereits vorgeschlagene,
luftbereifte Rad 91 ist den dem Stand der Technik entsprechenden,
luftbereiften Rädern weit überlegen, wenn verhindert werden soll, daß der
Wulstbereich in die Vertiefung fällt.
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Dieses luftbereifte Rad 91 kann jedoch noch verbessert werden.
Insbesondere, wenn der Neigungswinkel der auf der Seite des Wulstsitzes
gelegenen, geneigten Oberfläche 96 (bezüglich der Reifen-Drehachse) kleiner
als ungefähr 10º ist, ist der Abstand A zwischen der Ecke 98 mit dem
stumpfen Winkel und dem Kamm 93 des Buckels 92 am oberen Ende der geneigten
Oberfläche 96 zu groß. Ein so großer Abstand A macht das Montieren und
Abmontieren des Reifens schwierig.
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Um dieses Problem zu lösen, haben die Anmelder der vorliegenden
Erfindung den Abstand A zwischen dem Kamm 93 des Buckels 92 und der Ecke
98 in vielen Versuchen weiter untersucht. Dabei haben sie gefunden, daß der
Abstand A von 15 mm bis 16 mm eine obere Grenze ist, um die Schwierigkeiten
beim Montieren und Abmontieren des Reifens zu vermeiden, und daß ein
Abstand A, der größer als dieser Wert ist, einen zu großen Faßreifen-Effekt
bei einem Wulstbereich ergibt, so daß bei der tatsächlichen Anwendung mehr
Überlegung erforderlich ist.
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Andererseits liegt die untere Grenze der Höhe H des Kamms 93 des
Buckels 92 vorzugsweise bei ungefähr 1 mm, wenn verhindert werden soll, daß
der Wulstbereich in die Vertiefung fällt. Im Zusammenhang mit der Höhe H
und den Erfordernissen beim Montieren und Abmontieren des Reifens ist ein
Neigungswinkel der geneigten Oberfläche 96 von ein wenig mehr als 10º
erforderlich, um den Abstand A bei ungefähr 15 mm, und die Höhe H bei
ungefähr 1 mm zu halten. Selbst wenn versucht wird, einen Neigungswinkel
von 10º und eine Höhe H von 1,5 mm als wünschenswerten mittleren Wert
vorzugeben, wird der Abstand A ungefähr 19 mm, was das Montieren und
Abmontieren des Reifens schwierig macht.
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Wie aus der obigen Erklärung ersichtlich ist, ist zwar das von den
Anmeldern der vorliegenden Erfindung bereits vorgeschlagene, luftbereifte
Rad 91 sehr wirksam, um zu verhindern, daß der Wulstbereich in die
Vertiefung fällt, wenn das Rad mit niedrigerem Innendruck läuft, aber bei
diesem Rad ergibt sich die Schwierigkeit, daß die Auswahl der Kombination
von Abstand A und Höhe H infolge der Erfordernisse beim Montieren und
Abmontieren des Reifens auf einen schmalen Bereich begrenzt ist. Außerdem
wird eine Breite P des Wulstsitzes 94 gewöhnlich von verschiedenen
Standards vorgegeben, zum Beispiel mehr als 20 mm für Personenwagen. Falls
die Wulstbasis eines Reifens breit ist, übersteigt die Breite P oft 20 mm.
In einem solchen Fall ist der Zusammenhang zwischen der Höhe H und dem
Abstand A weiter begrenzt, so daß die Freiheit beim Entwurf des
luftbereiften Rades auf einen schmaleren Bereich begrenzt ist.
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Das Ziel der Erfindung ist, ein verbessertes luftbereiftes kad
vorzuschlagen, bei dem alle obenerwähnten Nachteile beseitigt sind, und bei
dem wirksam verhindert wird, daß ein Wulstbereich eines Reifens in eine
Vertiefung des Rades fällt, und bei dem das Montieren und Abmontieren des
Reifens erleichtert ist.
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Um dieses Ziel zu erreichen, weist bei einem luftbereiften Rad, mit
zwei Flanschen, die an beiden axialen Enden vorgesehen sind, zwei
Wulstsitzen, die sich von den Flanschen axial nach innen erstrecken, einer
Vertiefung, die zwischen den Wulstsitzen vorgesehen ist und von den
Wulstsitzen radial nach innen gewölbt ist, und einem Buckel, der zwischen der
Vertiefung und mindestens einem der Wulstsitze vorgesehen ist und sich über
den Umfang erstreckt, und der beiderseits eines Kamms des Buckels auf der
Seite des betreffenden Wulstsitzes eine zu diesem Wulstsitz hin geneigte
Oberfläche hat, und auf der Seite der Vertiefung eine zu dieser Vertiefung
hin geneigte Oberfläche hat, gemäß der Erfindung die zu dem Wulstsitz hin
geneigte Oberfläche des Buckels auf: eine geneigte Oberfläche, die an den
Kamm des Buckels angrenzt, eine geneigte Oberfläche, die von dem
betreffenden Wulstsitz aus ansteigt, und eine konkave Ecke (M), die einen
stumpfen Winkel zwischen dem betreffenden Wulstsitz und der von dem
betreffenden Wulstsitz aus ansteigenden, geneigten Oberfläche bildet.
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Die von dem Wulstsitz aus ansteigende, geneigte Oberfläche kann eine
gekrümmte, in radialer Richtung konvexe Oberfläche sein. Die zu dem
Wulstsitz hin geneigte Oberfläche des Buckels besteht jedoch vorzugsweise aus
zwei kegelstumpfförmigen Oberflächen, die verschiedene Neigungswinkel
bezüglich einer zu einer Reifen-Drehachse parallelen, geraden Linie haben.
Der Neigungswinkel bei dem Kamm des Buckels liegt innerhalb eines Bereichs
von 5º bis 30º, vorzugsweise 5º bis 20º, und der Neigungswinkel bei dem
betreffenden Wulstsitz liegt innerhalb eines Bereichs von 15º bis 75º,
vorzugsweise 20º bis 50º. Der Neigungswinkel bei dem Wulstsitz ist größer
als der Neigungswinkel bei dem Kamm des Buckels
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Für den Neigungswinkel bei dem Kamm des Buckels ist ein Winkel von
5º angesichts des Faßreifen-Effekts eine untere Grenze, während ein Winkel
von mehr als 30º den Faßreifen-Effekt unterdrückt und Zehenausbrüche
hervorruft und, was noch schlimmer ist, das Montieren des Reifens schwierig
macht.
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Bei dem Neigungswinkel auf der Seite des Wulstsitzes ergibt ein
Winkel von weniger als 15º einen zu großen Abstand A, während ein Winkel
von mehr als 75º die Führungsfunktion, das heißt, den eigentlichen Zweck,
der geneigten Oberfläche zunichte macht und Zehenausbrüche hervorruft.
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Gemäß der Erfindung liegt die halbe Differenz zwischen einem
Durchmesser des luftbereiften Rades bei dem Kamm des Buckels und einem
tatsächlichen Durchmesser einer Felge des luftbereiften Rades innerhalb eines
Bereichs von 0,5 mm bis 2,5 mm, vorzugsweise 1 mm bis 2 mm. Außerdem liegt
bei der bei dem Kamm des Buckels gelegenen, geneigten Oberfläche der zwei
kegelstumpfförmigen Oberflächen eine parallel zu der Reifen-Drehachse
gemessene (horizontale) Länge dieser geneigten Oberfläche in einem Bereich
von 6 mm bis 15 mm. Bei einer Länge von weniger als 6 mm wird der
Faßreifen-Effekt unterdrückt, während bei einer Länge von mehr als 16 mm
das Montieren und Abmontieren des Reifens schwierig wird.
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Andererseits wird gemäß der Erfindung die bei der Vertiefung
gelegene, geneigte Oberfläche vorzugsweise von einer kegelstumpfförmigen
Oberfläche gebildet, die die zu der Reifen-Drehachse parallele, gerade
Linie unter einem Winkel zwischen 15º und 45º schneidet.
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Das wie oben beschrieben gebaute, luftbereifte Rad funktioniert
folgendermaßen:
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Erstens ist das erfindungsgemäße, luftbereifte Rad vorteilhaft beim
Montieren und Abmontieren des Reifens. Die geneigte Oberfläche auf der
Seite des Wulstsitzes besteht aus zwei Oberflächen (kegelstumpfförmigen
Oberflächen), wobei der Neigungswinkel der bei dem Wulstsitz gelegenen
Oberfläche größer ist als der Neigungswinkel der anderen Oberfläche. Daher
wird ein kurzer Abstand A zwischen dem Anfangspunkt des Buckels und seinem
Kamm erhalten, und die bei dem Wulstsitz gelegene, kegelstumpfförmige
Oberfläche, die eine kurze axiale Länge aufweist, dient als Führung für den
Wulstbereich eines Reifens, der mit Hilfe des größeren Neigungswinkels auf
die andere kegelstumpfförmige Oberfläche aufgeschoben wird. Folglich kann
beim Montieren des Reifens auf diesem Rad, nachdem der Wulstbereich des
Reifens an einer Stelle einmal über den Felgenflansch geschoben wurde, der
Wulstbereich leicht gezwungen werden, in die Vertiefung zu fallen. Dies hat
zur Folge, daß der andere Wulstbereich auf der anderen Seite leicht über
den anderen Felgenflansch geschoben werden kann, so daß das Montieren des
Reifens wesentlich verbessert wird und leicht ausgeführt werden kann.
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Zweitens ist das erfindungsgemäße, luftbereifte Rad überlegen, wenn
verhindert werden soll, daß sich ein Reifen von dem Rad ablöst. Wenn der
laufende Reifen ein Loch bekommt und einer Seitenkraft unterworfen wird,
beginnt der Wulstbereich des Reifens, sich längs des Wulstsitzes des Rades
in axialer Richtung nach innen zu bewegen. Wenn die Seitenkraft weiter auf
den Reifen einwirkt, bewegt sich die Wulstzehe seitlich, wobei sie über die
geneigte Oberfläche bei dem Wulstsitz gleitet, die eine Führung ist, die
den Wulstbereich bei der axial nach innen erfolgenden Bewegung unterstützt.
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Wichtig ist in diesem Fall, daß eine geneigte Oberfläche bei dem
Wulstsitz vorgesehen wird, die relativ kurz ist und als Führung für die
nach innen erfolgende Bewegung der Wulstzehe dient. Wenn sich der Reifen
dreht, bewegen sich daher die betreffenden Teile oder der gesamte Umfang
des Wulstbereichs fortwährend in seitlicher Richtung längs der bei dem Kamm
des Buckels gelegenen, geneigten Oberfläche. Dies hat zur Folge, daß der
gesamte Umfang des Wulstbereichs von dieser geneigten Oberfläche im
wesentlichen gleichmäßig getragen wird, so daß sich bei dem Wulstbereich
der Faßreifen-Effekt ergibt, und der Wulstbereich auf der bei dem Kamm des
Buckels gelegenen, geneigten Oberfläche sicher festgehalten wird.
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Folglich kann eine Ablösung von der Felge beim Lauf eines Reifens,
der ein Loch aufweist, sicher verhindert werden. Um den Wulstbereich dort
zuverlässig festzuhalten, sollte die horizontale Länge S der bei dem Kamm
des Buckels gelegenen, geneigten Oberfläche vorzugsweise in dem Bereich von
6 mm bis 15 mm liegen.
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Der auf dem Rad montierte Reifen kann gemäß der Erfindung auf die
nachfolgende Weise von dem Rad leicht abmontiert werden. Die auf der Seite
des Wulstsitzes gelegene Oberfläche des Buckels besteht aus zwei geneigten
Oberflächen mit vorgegebenen Winkeln, von denen die bei dem Wulstsitz
gelegene, geneigte Oberfläche als Führung für die Wulstzehe dient, die auf
den Buckel aufgeschoben wird.
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Die Spitze der Wulstzehe greift daher nicht in den Kamm des Buckels
ein, und der Wulstbereich wird mittels eines Werkzeugs, wie einem
Wulstablöser oder dergleichen, das den Wulstbereich örtlich in axialer Richtung
nach innen drückt, in die Vertiefung geschoben. Der Wulstbereich wird dabei
an verschiedenen Stellen nacheinander nach innen gedrückt, so daß der
Reifen leicht von dem Rad abmontiert werden kann. Um in diesem Fall
Wulstzehen-Ausbrüche zu vermeiden, wird der Kamm des Buckels vorzugsweise
von einer gekrümmten Oberfläche gebildet, die einen Radius von 1 mm bis 5
mm hat.
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Schließlich wird das Montieren eines Reifens auf dem Rad gemäß der
Erfindung ebenfalls vorteilhaft beeinflußt. Es ist erforderlich, daß die
bei dem Kamm des Buckels gelegene, geneigte Oberfläche einen niedrigen
Widerstand gegenüber einer Basis des Wulstbereichs des Reifens hat, damit
der Wulstbereich leicht über den Buckel geschoben werden kann, wenn der
Reifen aufgeblasen wird.
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Für diesen Zweck ist es wünschenswert, daß der Winkel dieser
geneigten Oberfläche innerhalb eines Bereichs von 15º bis 45º liegt. Wenn
dieser Winkel kleiner als 15º, oder größer als 45º ist, wird der Widerstand
des Buckels gegenüber dem Wulstbereich übermäßig hoch, wenn der Reifen in
der Vertiefung des Rades montiert wird, so daß der Innendruck in dem
Ringwulst über dem Sicherheitsstandardwert der JATMA liegt. Vorzugsweise liegt
dieser Winkel zwischen 20º und 40º.
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Andererseits muß der Wulstbereich mit einem Innendruck von weniger
als 3,0 kp/cm², der gemäß dem Sicherheitsstandard der JATMA für Reifen von
Personenwagen standardisiert ist, auf der Feige des Rades angebracht
werden. Daher beträgt die Höhe H des Buckels vorzugsweise weniger als 2,5
mm.
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Wenn die Höhe H des Buckels kleiner als 0,5 mm ist, wird der
Wulstbereich eines Luftreifens weniger stark daran gehindert, sich zu der
Vertiefung hin zu bewegen. Wenn andererseits die Höhe H des Buckels größer
als 2,5 mm ist, besteht Gefahr, daß der Innendruck des Reifens größer als
der Sicherheitsstandard der JATMA wird, wenn der Reifen auf dem Rad
montiert wird. Daher ist eine Höhe H des Buckels von 1 mm bis 2 mm
besonders wünschenswert.
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Außerdem erfolgt eine gleitende Berührung zwischen dem Kamm des
Buckels und der inneren Oberfläche des Wulstbereichs, wenn der Reifen bei
dem Rad montiert und abmontiert wird. Um eine Beschädigung des
Wulstbereichs infolge dieser gleitenden Berührung des Kamms des Buckels zu
vermeiden, wird der Kamm vorzugsweise als Kreisbogen mit einem Radius
zwischen 1 mm und 5 mm verwirklicht. Der Kamm kann als zu der Reifen-
Drehachse parallele, ebene Oberfläche verwirklicht werden. In diesem Fall
liegt die Breite der ebenen Oberfläche in der axialen Richtung vorzugsweise
in dem Bereich von 0,5 mm bis 3 mm.
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Die Erfindung wird aufgrund der folgenden, ausführlichen Beschreibung
und der Patentansprüche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
besser verständlich werden.
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Die Figur 1 ist eine Querschnittsansicht eines Buckelbereichs, die
ein Beispiel für dem Stand der Technik entsprechende, luftbereifte Räder
veranschaulicht;
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Die Figur 2 ist eine Querschnittsansicht eines Buckelbereichs, die
ein anderes Beispiel für dem Stand der Technik entsprechende, luftbereifte
Räder veranschaulicht;
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Die Figur 3 ist eine Querschnittsansicht eines Buckelbereichs, die
ein weiteres Beispiel für dem Stand der Technik entsprechende, luftbereifte
Räder veranschaulicht;
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Die Figur 4 ist eine Querschnittsansicht, die einen Wulstbereich
eines auf dem Rad der Figur 3 montierten Luftreifens veranschaulicht,
dessen Innendruck absinkt, und der einen Seitenkraft unterworfen ist;
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Die Figur 5 ist eine Querschnittsansicht eines Buckelbereichs, die
ein weiteres Beispiel für dem Stand der Technik entsprechende, luftbereifte
Räder veranschaulicht;
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Die Figur 6 ist eine Querschnittsansicht, die einen auf dem Rad der
Figur 5 montierten Luftreifen veranschaulicht, dessen Innendruck absinkt,
und der einer Seitenkraft unterworfen ist;
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Die Figur 7 ist eine Querschnittsansicht eines Buckelbereichs eines
luftbereiften Rades, das von den Anmeldern der vorliegenden Erfindung
bereits vorgeschlagen wurde;
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Die Figur 8 ist eine Querschnittsansicht, in Richtung einer
Äquatorlinie des Reifens, eines auf einem erfindungsgemäßen Rad montieren
Luftreifens;
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Die Figur 9 ist eine Querschnittsansicht eines Buckelbereichs des in
der Figur 8 wiedergegebenen, luftbereiften Rades;
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Die Figur 10 ist eine ähnliche Querschnittsansicht wie die Figur 9,
die jedoch eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen, luftbereiften
Rades veranschaulicht;
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Die Figur 11 ist eine Querschnittsansicht, die den Wulstbereich eines
auf dem Rad der Figur 8 montierten Reifens veranschaulicht, dessen
Innendruck absinkt, und der einer Seitenkraft unterworfen ist.
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In den Figuren 8 und 9, die eine erste Ausführungsform der Erfindung
veranschaulichen, besteht ein luftbereiftes Rad 1 aus Metall, wie Stahl
oder Aluminiumlegierung, oder aus einem verstärkten Kunststoffmaterial
(faserverstärktes Kunststoffmaterial, glasfaserverstärktes
Kunststoffmaterial oder dergleichen), und es umfaßt an den beiden axialen Enden zwei
Flansche 2 und 3, die sich im wesentlichen vertikal zu einer Reifen-
Drehachse erstrecken. Das luftbereifte Rad 1 umfaßt weiterhin zwei
Wulstsitze 4 und 5, die sich von den Flanschen 2 und 3 in axialer Richtung des
luftbereiften Rades 1 nach innen erstrecken. Diese Wulstsitze 4 und 5 sind
unter einem Schnittwinkel G von ungefähr 5º bezüglich einer zu der Reifen-
Drehachse parallelen, geraden Linie L geneigt.
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Die Wulstsitze 4 und 5 sind axial nach innen, und radial nach innen
geneigt, so daß sie als Ganzes kegelstumpfförmige Oberflächen bilden.
Zwischen den Wulstsitzen 4 und 5 ist das luftbereifte Rad 1 mit einer
Vertiefung 6 versehen, die von den Wulstsitzen 4 und 5 radial nach innen
ausgespart oder gewölbt ist. Die Vertiefung 6 hab die Form einer Rille, die
sich in Umfangsrichtung erstreckt, und die benutzt wird, wenn ein
Luftreifen T bei dem Rad 1 montiert oder abmontiert wird.
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Das luftbereifte Rad 1 umfaßt weiterhin einen Buckel 7, der sich
zwischen der Vertiefung 6 und einem der Wulstsitze 4 oder 5 in der
Umfangsrichtung erstreckt, und zwar bei dieser Ausführungsform zwischen der
Vertiefung 6 und dem Wulstsitz 5, der näher bei der Vertiefung 6 und auf
der äußeren Seite eines mit diesem luftbereiften Rad 1 ausgerüsteten
Fahrzeugs gelegen ist. Der Buckel 7 weist einen Kamm 8 auf, der an einem
radial äußeren Ende dieses Buckels gebildet ist. Der Buckel 7 weist
außerdem beiderseits des Kamms auf der Seite des Wulstsitzes 5 zu diesem
Wulstsitz hin geneigte Oberflächen 9 und 10 auf, die verschiedene
Neigungswinkel haben, und auf der Seite der Vertiefung 6 eine zu dieser
Vertiefung hin geneigte Oberfläche 11 auf. Der Kamm 8 des Buckels 7 ist im
Querschnitt verrundet, bei einem Radius von ungefähr 3 mm.
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Die zu dem Sitz hin geneigte Oberfläche 9 ist bei dem Kamm 8 des
Buckels 7 gelegen, und wird von einer kegelstumpfförmigen Oberfläche
gebildet, die die zu der Drehachse des Reifens parallele, gerade Linie L
unter ungefähr 10º schneidet. Andererseits ist die zu dem Sitz hin geneigte
Oberfläche 10 bei dem Wulstsitz 5 gelegen, und sie wird von einer
kegelstumpfförmigen
Oberfläche gebildet, die die gerade Linie L unter ungefähr
30º schneidet.
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Die zu dem Sitz hin geneigte Oberfläche 10 und der Wulstsitz 5 bilden
eine Ecke M, die einen stumpfen Winkel aufweist.
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Die Länge S der bei dem Kamm 8 des Buckels 7 gelegenen, geneigten
Oberfläche 9 in der axialen Richtung beträgt 10 mm, während der Abstand A
von dem Anfangspunkt M der zu dem Sitz hin geneigten Oberfläche 10 bis zu
dem Kamm 8 des Buckels 7 gleich 13 mm ist.
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Andererseits wird die zu der Vertiefung hin geneigte Oberfläche 11
von einer kegelstumpfförmigen Oberfläche gebildet, die die gerade Linie L
unter ungefähr 30º schneidet
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Die Höhe H des Buckels 7 beträgt ungefähr 1,5 mm, wobei dies gleich
der halben Differenz zwischen einem Durchmesser des Rades 1 bei dem Kamm
8, und einem tatsächlichen Durchmesser (D) der Felge des Rades 1 ist.
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Außerdem umfaßt das Rad einen Buckel 12, der sich zwischen der
Vertiefung 6 und dem anderen Wulstsitz 4 in der Umfangsrichtung erstreckt,
wobei der Wulstsitz 4 auf der von der Vertiefung 6 weiter entfernten Seite,
und aus Sicherheitsgründen auf der inneren Seite des Fahrzeugs gelegen ist.
Dieser Buckel 12 besteht, ähnlich wie bei den dem Stand der Technik
entsprechenden Buckeln, aus drei Kreisbogen-Oberflächen.
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Der Kennbuchstabe T bezeichnet einen schlauchlosen Luftreifen, der
auf dem Rad 1 montiert ist, und dessen zwei Wulste B auf den Wulstsitzen
4 bzw. 5 aufliegen.
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Die Figur 10 veranschaulicht eine zweite Ausführungsform der
Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist der Neigungswinkel einer zu dem
Sitz hin geneigten Oberfläche 10 bei einem Sitz 5 gleich 30º, während der
Neigungswinkel einer zu dem Sitz hin geneigten Oberfläche 9 bei einem Kamm
8 gleich 5º ist. Die Höhe H des Buckels 7 beträgt 1,5 mm, und die Länge der
geneigten Oberfläche 9 bei dein Kamm 8 beträgt 8 mm. Der Abstand A beträgt
13 mm wie bei der ersten Ausführungsform. Eine Ecke M wird von einier
gekrümmten Oberfläche gebildet, die einen Radius von 5 mm hat und nach
innen gewölbt ist, und die geneigten Oberflächen 9 und 10 kontinuierlich
miteinander verbindet. In diesem Fall können die später erklärten
Wulstzehenausbrüche kaum auftreten.
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Bei der obigen ersten Ausführungsform wird die Erfindung nur bei der
äußeren Seite des Rades angewandt, auf die beim Kurvenfahren eine besonders
große Seitenkraft einwirkt. Wenn diese Erfindung jedoch auf beiden Seiten
der Vertiefung angewandt wird, wird sich bei dem Rad natürlich die volle
Leistungsfähigkeit ergeben.
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Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen, luftbereiften Rades wird
nachstehend erklärt.
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Dazu wird angenommen, daß ein Luftreifen T, der auf dem oben
beschriebenen Rad 1 montiert ist, auf einer Straße läuft. Wenn der
Innendruck des Reifens T infolge eines Lochs oder dergleichen absinkt, und
infolge Kurvenfahrens eines mit dem Reifen T ausgerüsteten Fahrzeugs eine
Seiten- oder Querkraft auf den Reifen T einwirkt, wie dies durch einen
Pfeil in der Figur 8 symbolisiert ist, bewegt sich der Wulstbereich B des
Luftreifens T in axialer Richtung nach innen, so daß er in die Vertiefung
6 fällt. Wenn jedoch der Buckel 7 des Rades 1 die geneigten Oberflächen 9
und 10 auf der Seite des Wulstsitzes, die aus den kegelstumpfförmigen
Oberflächen bestehen, und die konkave Ecke M mit dem stumpfen Winkel an der
Grenze zwischen der geneigten Oberfläche 10 und dem Wulstsitz 5 umfaßt,
greift eine scharfe Wulstzehe C des Wulstbereichs B in die Ecke M ein, um
die axial nach innen gerichtete Bewegung des Wulstbereichs B des Reifens
T zu behindern.
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Wenn ein die Straße berührender Bereich des Wulstbereichs B durch
eine größere Seitenkraft zu der Vertiefung hin gedrückt wird, dient
außerdem die bei dem Wulstsitz gelegene, geneigte Oberfläche 10, die die
kurze axiale Länge und den großen Neigungswinkel aufweist, als Führung beim
Verschieben des Wulstbereichs (innere Oberfläche) in der axialen Richtung,
so daß der Wulstbereich B leicht auf die bei dein Buckel gelegene, geneigte
Oberfläche 9 aufgeschoben wird.
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In diesem Fall bewegt sich bei der Drehung des Reifens die
Seitenkraft während einer kurzen Zeitdauer um den Wulstbereich B herum, so daß
der Wulstbereich B gleichzeitig über die bei dem Wulstsitz gelegene,
geneigte Oberfläche 10, die als Führung dient, geschoben wird, und zur
gleichen Zeit der gesamte Wulstbereich B auf die bei dem Kamm des Buckels
gelegene, geneigte Oberfläche 9 aufgeschoben wird. Da die bei dem Wulstsitz
gelegene, geneigte Oberfläche 10 von der kegelstumpfförmigen Oberfläche
gebildet wird, ist außerdem der Neigungswinkel bezüglich der geraden Linie
L bei allen Umfangspositionen konstant. Dies hat zur Folge, daß der
Wulstbereich B gleichmäßig auf und über die bei dem Wuistsitz gelegene, geneigte
Oberfläche 10 geschoben wird, und in ähnlicher Weise gleichförmig auf die
bei dem Buckel gelegene, geneigte Oberfläche 9 aufgeschoben wird.
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Wie in der Figur 11 gezeigt ist, berührt die geneigte Oberfläche 10,
da sie einen großen Neigungswinkel hat, die innere Oberfläche des
Wulstbereichs B nicht gleichmäßig, wie dies in unterbrochenen Linien in der
Zeichnung dargestellt ist, und der Kontaktdruck zwischen diesen Oberflächen
ist niedrig. Folglich ist es wahrscheinlich, daß der Wulstbereich B bereits
durch eine relativ kleine Seitenkraft in der axialen Richtung verschoben
wird. Daher dient die geneigte Oberfläche 10 als Führung für den
Wulstbereich B. Außerdem weist der Wulstbereich B eine solche Form und Größe
auf, daß er auf die geneigte Oberfläche 9 mit dem kleineren Neigungswinkel
leicht aufgeschoben werden kann.
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Wenn der Wulstbereich B einmal auf die geneigte Oberfläche 9
aufgeschoben ist, klemmt die innere Oberfläche des Wulstbereichs B die
geneigte Oberfläche 9 mit einem relativ gleichmäßigen Druck fest, wobei
aufgrund des Faßreifen-Effekts ein sogenannter "Faßreifen-Festklemmzustand"
verwirklicht wird (der in der Figur 11 in ausgezogenen Linien dargestellt
ist). Selbst wenn der Wuistbereich B einer viel größeren Seitenkraft
unterworfen wird, um ihn über den Buckel 7 zu schieben, muß der
Wulstbereich weiter gedehnt werden, und die Reibungskraft zwischen seiner
inneren Oberfläche und der geneigten Fläche 9 überwunden werden, bevor er
über den Buckel 7 geschoben wird. Daher wird eine solche axial nach innen
gerichtete Bewegung des Wulstbereichs B durch den Buckel 7 wirksam
behindert, wodurch vermieden wird, daß der Wulstbereich B in die Vertiefung
6 fällt.
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In diesem Fall greift die Wulstzehe C in die Ecke M ein. Da die bei
dem Wulstsitz gelegene, geneigte Oberfläche 10 die gerade Linie L unter
einem Winkel von 30 (bei einem Bereich von 15º bis 75º) schneidet, ist der
Winkel der Ecke M ein großer stumpfer Winkel. Dies hat zur Folge, daß dann,
wenn eine Seitenkraft, die größer als ein bestimmter Wert ist, auf die
Wulstzehe einwirkt, die Wulstzehe C an der Ecke M vorbeibewegt wird und
über die bei dem Wulstsitz gelegene, geneigte Oberfläche geschoben wird,
bis die Wulstzehe C auf der bei dem Buckel gelegenen, geneigten Oberfläche
in dem oben beschriebenen Faßreifen-Festklemmzustand festgehalten wird.
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Daher besteht keine Gefahr, daß die Wulstzehe C einer großen
Scherkraft unterworfen wird, die Wulstzehen-Ausbrüche hervorruft. Da der Abstand
A zwischen dem Anfangspunkt des Buckels und seinem Kamm klein ist, und der
Wulstbereich B durch örtliches Abdrücken des Wulstbereichs leicht bis in
die Vertiefung 6 geschoben werden kann, kann außerdem der Reifen ohne
Schwierigkeit von dem Rad 1 abmontiert werden. Bei diesem Abmontieren des
Reifens von dem Rad treten keine Wulstzehen-Aushrüche auf.
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Andererseits wird beim Montieren eines Luftreifens auf dem Rad 1
zunächst der Wulstbereich des Luftreifens T örtlich in die Vertiefung
geschoben, so daß der Reifen T wie beim Abmontieren des Reifens auf dem Pad
angeordnet ist. Danach wird ein vorgegebener Innendruck auf den Reifen
gegeben, so daß die Wulstbereiche axial nach außen bewegt werden, wobei sie
über die Buckel 7 bzw. 12 geschoben werden, bis sie auf den Wulstsitzen 4
bzw. 5 festgehalten werden. Da die bei der Vertiefung 6 gelegene, geneigte
Oberfläche 11 des Buckels 7 von der kegelstumpfförmigen Oberfläche gebildet
wird, die die zu der Reifen-Drehachse parallele, gerade Linie L unter einem
Winkel von 30 (bei einem Bereich von 15º bis 45º) schneidet, kann der
Wulstbereich B leicht über den Buckel 7 gleiten, so daß der Reifen auf dem
Rad leicht montiert werden kann.
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Bei den obigen Ausführungsformen, die in den Figuren 8 bis 10
wiedergegeben sind, bestehen die Räder aus einer Aluminiumlegierung, deren
radial äußere Oberflächen mechanisch so bearbeitet sind, daß die geneigten
Oberflächen 9 und 10 im wesentlichen konisch sind, wodurch die mechanische
Bearbeitung erleichtert wird. Insbesondere die geneigte Oberfläche 10 kann
jedoch eine gekrümmte Oberfläche mit einer Krümmung im Querschnitt sein,
solange die geneigte Oberfläche 10 den richtigen Abstand A hat, wie dies
oben beschrieben wurde, und als Führung dient, um den Wulstbereich B über
seinen gesamten Umfang gleichmäßig und gleichzeitig auf die geneigte
Oberfläche 9 aufzuschieben.
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Die Ergebnisse eines Versuchs mit den erfindungsgemäßen,
luftbereiften Rädern und den dem Stand der Technik entsprechenden Rädern
werden nachstehend erläutert,
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Bei diesem Versuch wurden von den Anmeldern der vorliegenden
Erfindung Radeinheiten, wie sie in den Figuren 1 und 3 wiedergegeben sind,
als dem Stand der Technik entsprechende Beispiele 1 und 2, und
Radeinheiten, wie sie in der Figur 7 wiedergegeben sind und von den
Anmeldern zuerst vorgeschlagen wurden, als Vergleichsbeispiel 3
hergestellt. Weiterhin wurden Radeinheiten der ersten Ausführungsform, wie
in den Figuren 8 und 9 wiedergegeben, als erfindungsgemäßes Beispiel 4, und
Radeinheiten der zweiten Ausführungsform, wie in der Figur 10
wiedergegeben, als erfindungsgemäßes Beispiel 5 hergestellt. Bei dem
Vergleichsbeispiel 3 betrug der Neigungswinkel des Buckels 10º, und der
Abstand A 19 mm, während die anderen Abmessungen die gleichen wie bei der
ersten Ausführungsform der Erfindung waren.
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Bei diesem Versuch war die Größe der Räder der Reifen/Rad-Einheiten
8x17, der tatsächliche Felgendurchmesser 436,6 mm, und das Material der
Räder verstärktes Aluminium. Andererseits waren die Luftreifen Radialreifen
der Größe 225/45ZR17 für Personenwagen.
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Bei diesen Reifen/Rad-Einheiten wurden ein Felgen-Paßtest, ein
Felgen-Ablösetest im Labor, ein Felgen-Ablösetest bei dem wirklichen
Fahrzeug, und ein Montier- und Abmontiertest ausgeführt.
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Bei dem Felgen-Paßtest wurde nach dem Montieren eines Reifens auf
einem Rad der Reifen aufgebiasen, damit die Wulstbereiche auf die
Wulstsitze aufgeschoben werden. Der Innendruck (kg/cm²), bei dem die
Wulstbereiche auf die Wulstsitze aufgeschoben werden, war das Testergebnis. Bei
diesem Test wurden als Testergebnis Mittelwerte des Luftdrucks bestimmt.
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Bei dem Felgen-Ablösetest im Labor wurde der Reifen, nachdem sein
Innendruck durch Öffnen des Ventils auf Null reduziert wurde, auf einer
beweglichen, ebenen Platte angeordnet, an deren Oberfläche ein
Sicherheitweg
befestigt war. Der Sturzwinkel des Reifens wurde auf 3º eingestellt,
während eine vertikale Last auf den Reifen gegeben wurde. Die bewegliche,
ebene Platte wurde mit einer Geschwindigkeit von 1 km/h bewegt, und während
der Bewegung der Platte wurde der Rutschwinkel des Reifens in progressiver
Weise erhöht, um zu bewirken, daß die Wulstbereiche des Reifens in die
Vertiefung des Rades fallen. Als Ergebnis des Tests wurden die Rutschwinkel
(Grad) bestimmt, bei denen die Wulstbereiche in die Vertiefung fielen.
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Bei dem Felgen-Ablösetest mit dem wirklichen Fahrzeug wurde bin
viersitziger Personenwagen vom Sportwagentyp mit Luftreifen ausgerüstet,
deren Innendruck Null war, und dann wurde der Wagen mit einer
Geschwindigkeit von 60 km/h auf einer Auto-Teststrecke gefahren, wobei eine J-förmige
Strecke mit einem Radius von 30 m dreimal durchfahren wurde. Als Ergebnis
des Tests wurde bestimmt, wieviele Male eine Felgenablösung auftrat.
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Bei dem Felgen-Montier- und Abmontiertest wurde ein Reifen von einem
Monteur von Hand auf einem Rad montiert. Das Gefühl der Leichtigkeit oder
der Schwierigkeit und die Arbeitszeit, bis beide Wulstbereiche in die
Vertiefung des Rades fielen, wurden als Ganzes beurteilt.
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Bei dem Montier- und Abmontiertest wurde ein Apparat (Wulstablöser)
verwendet, um zu bewirken, daß die Wulstbereiche in die Vertiefung des
Rades fallen. Nachdem der Innendruck des Reifens bis ganz auf Null
reduziert wurde, wurde der Druck des Abdrückkolbens des Apparates in
progressiver Weise erhöht. Als Ergebnis des Tests wurden die Mittelwerte
der Zylinderdrücke (kp/cm²) bestimmt, bei denen die Wulstbereiche in die
Vertiefung fielen. Weiterhin wurde eine Beurteilung aufgrund des äußeren
Aussehens (zum Beispiel, eventuelle Beschädigungen oder Kratzer)
vorgenommen, nachdem der Reifen von dem Rad vollständig abmontiert wurde.
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Die Ergebnisse dieser Tests sind in der Tabelle 1 wiedergegeben. Da
bei dem Felgen-Montier- und Felgen-Abmontiertest bei der Beurteilung des
Aussehens kein Defekt festgestellt wurde, sind die Ergebnisse in der
Tabelle 1 nicht wiedergegeben. Bei dem Felgen-Abmontiertest war eine
Mindestkraft von 5 kp/cm² erforderlich, da zwischen den Wulstbereichen der
Reifen und den Wulstsitzen der Felgen ein Übermaß von 2 mm vorhanden war.
Obwohl kein Unterschied gegenüber dem dem Stand der Technik entsprechenden
Beispiel 1 festgestellt wurde, sind die Ergebnisse der vorliegenden
Erfindung eindeutig verschieden von denjenigen des dem Stand der Technik
entsprechenden Beispiels 2 und dem Vergleichsbeispiel 3.
TABELLE 1
Reifen/Rad-Einheit Stand der Technik Beispiel
Reifen/Rad-Einheit Vergleichsbeispiel
Reifen/Rad-Einheit Voliegende Erfindung Beispiel
Felgen-Paßtest (kg/cm²)
Felgen-Montiertest
Felgen-Abmontiertest (kg/cm²)
Felgen-Ablösetest bei wirklichem Fahrzeug
Felgen-Ablösetest im Labor
gut
abgelöst beim ersten Mal
fast gut
drei vollständige Läufe
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Wie aus diesen Ergebnissen ersichtlich ist, kann bei den
erfindungsgemäßen Reifen/Rad-Einheiten der Reifen leicht auf dem Rad montiert und von
dem Rad abmontiert werden, wobei verhindert wird, daß Wulstzehen-Ausbrüche
auftreten, und außerdem wirksam verhindert wird, daß die Wulstbereiche in
die Vertiefung fallen.
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Wie oben beschrieben wurde, kann bei dem erfindungsgemäen,
luftbereiften Rad, selbst wenn der Innendruck stark absinkt, insbesondere
sogar in einem vollständig platten Zustand, wirksam verhindert werden, daß
die Wulstbereiche in die Vertiefung fallen, ohne daß wesentliche Schäden,
wie beispielsweise Wulstzehen-Ausbrüche, hervorgerufen werden. Außerdem kann
bei dem erfindungsgemäßen, luftbereiften Rad das Montieren der Reifen auf
dem Rad, und das Abmontieren der Reifen von dem Rad rasch ausgeführt werden,
und daher ist das luftbereifte Rad von großem Nutzen. Weiterhin weist das
erfindungsgemäße, luftbereifte Rad den Vorteil auf, daß die Entwurfsfreiheit
weniger begrenzt ist.